2013 Fiscal Year Annual Research Report

構造材料のマルチマテリアル化を可能にする異種金属のナノ反応型液相接合の研究

Research Project

Project/Area Number	11J07818
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	木庭正貴東京大学, 大学院工学系研究科, 特別研究員(DC1)
Keywords	鋼 / Fe-Al金属間化合物 / 反応
Research Abstract	これまでの検討で、鉄とマグネシウムのような従来難接合であると考えられてきた異種金属間の接合に対して、私が考案した新しい接合プロセス(以後R-TLP接合プロセス ; 反応型液相拡散接合プロセスとする)を適用し、金属接合界面に液相を介してナノレベルの反応層を形成することによって強固な接合を達成可能であることを示した。しかし、このR-TLP接合プロセスで得られる界面におけるその形成メカニズムや界面強度支配因子などについて更なる検討が必要である. まず、保持時間に伴う反応相の形成や成長、相選択といったものに影響を与える因子について十分な検討がされておらず、厳密な反応相の制御には至っていない。 Fe-Al系金属間化合物の成長速度については、固相拡散接合をはじめ、Al浸漬のような液相を利用した形成過程においても数多くの検討がなされてきているが、その大半が化合物の成長速度はAlの拡散に律速すると結論付けている。しかし固液界面おける化合物形成機構については、いずれもAlの融点以上の高温における検討に留まっており、接合プロセスなどで要求される低温域における化合物形成過程について検討を行った例は少ない。そこで今年度は、Mg-Ag及びMg-Zn共晶溶液を使用した時の形成過程について注目し、その律速過程と化合物成長挙動を明らかにすることを目的とした。その結果、500℃以下の低温下ではAlの拡散にのみ律速しているのではなく、Alと鋼の反応成長との複合律速を示すことが明らかになった。特に、Mg-Zn共晶溶液を使用した場合において、Znが化合物間の粒界に微小液相として偏在し、Alの拡散パス・反応フロントとして機能していることが示唆された。また、液相パスはMg-Ag共晶溶液を使用した場合においては確認されず、液相の有無に起因して化合物組織が大きく異なることが示唆された。
Strategy for Future Research Activity	(抄録なし)